Em resumo:
- Entender essas três ideias separadamente ajuda a decidir qual delas resolve cada questão.
- Essas três leis foram publicadas por Isaac Newton em 1687, na obra Princípios Matemáticos da Filosofia Natural, e continuam sendo a base da mecânica clássica ensinada até hoje.
- A lista a reúne exatamente dez exercícios de múltipla escolha, organizados por lei e depois combinando as três, cada um com enunciado, alternativas e gabarito comentado.
As leis de Newton descrevem, em três enunciados, como os corpos se comportam quando estão sujeitos ou não a forças.
A primeira lei, conhecida como lei da inércia, afirma que um corpo em repouso permanece em repouso e um corpo em movimento mantém sua velocidade constante em linha reta, a menos que uma força resultante atue sobre ele.
A segunda lei relaciona a força resultante, a massa e a aceleração de um corpo, sendo a base do cálculo em quase todos os exercícios de dinâmica.
A terceira lei, da ação e reação, estabelece que, para toda força que um corpo exerce sobre outro, existe uma força de mesma intensidade e direção, mas de sentido contrário, aplicada de volta pelo segundo corpo sobre o primeiro.
Exercícios sobre a primeira lei de Newton (inércia)
Questão 1 (adaptação de vestibular sobre cinto de segurança). Um carro que se movia a certa velocidade é freado abruptamente durante um teste de colisão. Sem o uso do cinto de segurança, o que ocorre com o passageiro, de acordo com a primeira lei de Newton?
- a) O passageiro é empurrado para frente por uma força criada pelo freio do carro.
- b) O passageiro tende a manter a velocidade que tinha antes da frenagem e, por isso, continua se deslocando para frente em relação ao carro.
- c) O passageiro para instantaneamente, junto com o carro, independentemente do cinto.
- d) O passageiro é lançado para trás, na direção contrária ao movimento do carro.
- e) A velocidade do passageiro aumenta durante a frenagem.
Gabarito: letra b. Pela lei da inércia, o corpo do passageiro tende a permanecer com a velocidade que possuía antes da frenagem; o cinto de segurança é o elemento que aplica a força necessária para reduzir essa velocidade junto com o veículo.
Questão 2 (adaptação de vestibular sobre os estudos de Galileu). Considere as afirmações a seguir sobre a relação entre os estudos de Galileu e a primeira lei de Newton:
I. Galileu observou que um corpo em movimento sobre uma superfície sem atrito tende a manter sua velocidade, a menos que uma força atue sobre ele. II. A lei da inércia foi formulada por Newton sem qualquer base nos estudos anteriores de Galileu. III. As experiências de Galileu com planos inclinados contribuíram para o desenvolvimento do conceito de inércia.
Está correto o que se afirma em:
- a) Apenas I.
- b) Apenas II.
- c) Apenas III.
- d) I e III.
- e) I, II e III.
Gabarito: letra d. As afirmações I e III descrevem corretamente a contribuição histórica de Galileu para o conceito de inércia, que Newton sistematizou como primeira lei; a afirmação II está incorreta porque desconsidera essa base histórica.
Questão 3 (original). Um livro está sobre o banco de um ônibus em movimento retilíneo e uniforme. O motorista freia bruscamente e o livro escorrega para frente, sem que ninguém o toque. Qual alternativa explica corretamente esse comportamento?
- a) O freio do ônibus exerce uma força direta sobre o livro, empurrando-o para frente.
- b) O livro tende a manter a velocidade que tinha antes da frenagem, por isso continua se deslocando para frente em relação ao ônibus.
- c) O ar dentro do ônibus empurra o livro para frente durante a frenagem.
- d) O livro perde peso durante a frenagem, o que o faz deslizar.
- e) A frenagem cria uma força de reação que impulsiona o livro para frente.
Gabarito: letra b. O livro não está fixado ao banco, então, quando o ônibus desacelera, ele continua com a velocidade anterior por inércia, deslocando-se para frente em relação ao veículo.
Exercícios sobre a segunda lei de Newton (força resultante e aceleração)
Na segunda lei, a força resultante, a massa e a aceleração se relacionam pela fórmula R = m·a; se a força resultante for diferente de zero, o corpo acelera na mesma direção e sentido dessa força. Para calcular o peso, use P = m·g.
Questão 4. Um carro de 1.600 kg acelera de 72 km/h para 108 km/h em 10 segundos, em uma pista retilínea. Qual é o módulo da força resultante aplicada sobre o carro nesse intervalo?
- a) 800 N
- b) 1.200 N
- c) 1.600 N
- d) 2.400 N
- e) 3.200 N
Gabarito: letra c. Convertendo as velocidades para metros por segundo, 72 km/h equivalem a 20 m/s e 108 km/h equivalem a 30 m/s. A aceleração é a variação de velocidade dividida pelo tempo: (30 − 20) / 10 = 1 m/s². Pela segunda lei, R = m·a = 1.600 × 1 = 1.600 N.
Questão 5 (força peso). Um corpo de massa 5 kg está em repouso sobre uma balança, próximo à superfície da Terra. Adotando g = 10 m/s², valor usual em exercícios escolares, qual é o peso desse corpo?
- a) 40 N
- b) 45 N
- c) 50 N
- d) 55 N
- e) 60 N
Gabarito: letra c. O peso é a força da gravidade sobre a massa do corpo, calculada por P = m·g = 5 × 10 = 50 N.
Questão 6 (original). Um bloco de 4 kg é puxado por uma força horizontal constante de 20 N sobre uma superfície sem atrito. Qual é a aceleração adquirida pelo bloco?
- a) 2 m/s²
- b) 3 m/s²
- c) 4 m/s²
- d) 5 m/s²
- e) 6 m/s²
Gabarito: letra d. Pela segunda lei, a = R / m = 20 / 4 = 5 m/s².
Exercícios sobre a terceira lei de Newton (ação e reação)
Questão 7 (adaptação de vestibular sobre imã e pedaço de ferro). Um imã atrai um pequeno pedaço de ferro até que ele se choque com o imã. Sobre as forças envolvidas nesse processo, qual alternativa está correta?
- a) A força do imã sobre o ferro é maior do que a força do ferro sobre o imã.
- b) A força do ferro sobre o imã é maior do que a força do imã sobre o ferro.
- c) As forças que o imã e o ferro exercem um sobre o outro têm o mesmo módulo e a mesma direção, mas sentidos opostos.
- d) Apenas o imã exerce força, já que o ferro apenas é atraído.
- e) A intensidade da força depende exclusivamente da massa de cada corpo.
Gabarito: letra c. Pela terceira lei de Newton, o imã exerce sobre o ferro uma força de atração, e o ferro exerce sobre o imã uma força de mesma intensidade e direção, porém de sentido oposto, independentemente da diferença de massa entre os dois corpos.
Questão 8 (cenário adaptado com trem e mola). Um trem se desloca em movimento retilíneo uniformemente variado, ganhando velocidade. Dentro de um dos vagões, uma esfera de massa m está ligada à parede por uma mola horizontal, alinhada com o sentido do movimento, e permanece em repouso em relação ao vagão enquanto o trem acelera. Qual alternativa descreve corretamente a força da mola sobre a esfera e o par de ação e reação correspondente?
- a) A mola não exerce força sobre a esfera, pois ela está em repouso em relação ao vagão.
- b) A mola exerce sobre a esfera uma força no mesmo sentido do movimento do trem, com módulo igual a m vezes a aceleração do trem; pela terceira lei, a esfera exerce sobre a mola uma força de mesmo módulo, na direção oposta.
- c) A esfera exerce sobre a mola uma força maior do que a mola exerce sobre a esfera, porque a esfera está em repouso.
- d) A força da mola sobre a esfera depende apenas da velocidade do trem, não da aceleração.
- e) Não existe par de ação e reação nesse sistema, porque a mola é um objeto elástico.
Gabarito: letra b. Para a esfera acompanhar a aceleração do trem sem deslizar, a mola precisa exercer sobre ela uma força de módulo m·a, no sentido do movimento; pela terceira lei, a esfera exerce sobre a mola uma força de mesmo módulo, na direção oposta.
Exercícios que combinam as três leis (estilo Enem)
Provas como as usadas nos exercícios anteriores mostram que vestibulares cobram as leis de Newton predominantemente em formato de múltipla escolha, exigindo que o estudante identifique qual lei se aplica a cada situação antes de calcular ou justificar a resposta.
O Enem também mantém as leis de Newton como um tema recorrente entre os conteúdos de física cobrados, o que reforça a importância de treinar a identificação da lei correta em situações do cotidiano, sem que isso implique um único formato fixo de cobrança.
Para completar a lista de dez questões sem atribuir falsamente conteúdo a nenhuma prova específica, as duas últimas são originais e combinam, em um mesmo enunciado, mais de uma das três leis.
Questão 9 (original). Uma pessoa de 70 kg está dentro de um elevador que acelera para cima a 2 m/s². Adotando g = 10 m/s², qual é o módulo da força normal exercida pelo piso do elevador sobre a pessoa?
- a) 560 N
- b) 700 N
- c) 770 N
- d) 840 N
- e) 900 N
Gabarito: letra d. A força resultante sobre a pessoa é a normal menos o peso: N − P = m·a. Como P = m·g = 700 N, então N = m·(g + a) = 70 × 12 = 840 N.
Questão 10 (original). Sobre uma superfície sem atrito, um bloco A de 2 kg empurra um bloco B de 3 kg, que está encostado em A, por meio de uma força horizontal de 10 N aplicada em A. Qual é o módulo da força de contato entre os blocos?
- a) 2 N
- b) 4 N
- c) 6 N
- d) 8 N
- e) 10 N
Gabarito: letra c. Tratando o conjunto como um único sistema, a aceleração é a = R / (mA + mB) = 10 / 5 = 2 m/s². A força de contato é a força resultante necessária para acelerar apenas o bloco B: R_B = mB × a = 3 × 2 = 6 N. Pela terceira lei, o bloco B exerce sobre o bloco A uma força de mesmo módulo, em sentido oposto.
Perguntas frequentes sobre as leis de Newton
Qual é a diferença entre força e força resultante?
Força é qualquer interação que pode alterar o movimento de um corpo. Força resultante é a soma vetorial de todas as forças que atuam sobre esse corpo ao mesmo tempo; é ela, e não uma força isolada, que determina se o corpo permanece em repouso, mantém velocidade constante ou acelera.
Como saber qual lei de Newton usar em cada exercício?
Quando o enunciado pergunta por que um corpo continua ou para de se mover sem força aplicada, a resposta está na primeira lei. Quando aparecem valores de massa, força ou aceleração para calcular, a segunda lei resolve. Quando a questão envolve dois corpos exercendo força um sobre o outro, a terceira lei é a ferramenta certa.
Por que o cinto de segurança está relacionado à primeira lei de Newton?
Porque, sem o cinto, o corpo do passageiro tende a manter a velocidade que tinha antes de uma frenagem brusca, por inércia. O cinto aplica a força necessária para que o passageiro desacelere junto com o veículo, evitando que ele continue se deslocando para frente.
A terceira lei de Newton significa que as forças se cancelam?
Não. As duas forças do par ação e reação têm o mesmo módulo e a mesma direção, mas atuam em corpos diferentes e em sentidos opostos. Elas não se cancelam porque o cancelamento só ocorre entre forças que atuam sobre o mesmo corpo.
Qual é a diferença entre massa e peso nos exercícios de segunda lei?
Massa é a quantidade de matéria de um corpo, medida em quilogramas, e não muda com o local. Peso é a força da gravidade sobre essa massa, calculada por P = m·g, e varia conforme a intensidade da gravidade do local onde o corpo está.
Como conferir se o gabarito de um exercício de leis de Newton está correto?
Refazendo o raciocínio da lei indicada pelo enunciado: identifique a lei aplicável, monte a equação correspondente (como R = m·a para a segunda lei), substitua os valores dados e confira se o resultado coincide com a alternativa apontada como correta.
Esses exercícios substituem o estudo da teoria completa das leis de Newton?
Não. Eles servem para praticar a identificação da lei correta e o cálculo associado a cada situação. Para dominar o tema por completo, é necessário complementar a prática com o estudo detalhado dos conceitos de cada lei.
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